必修1 第1单元 第2讲 细胞中的无机物、糖类和脂质（学生讲义）-【新高考方案】2025版高考生物Ⅱ一轮总复习

第2讲　细胞中的无机物、糖类和脂质 【学习目标】　1.指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命活动中具有重要作用；　2.举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关；　3.概述糖类有多种类型，它们既是细胞的重要结构成分，又是生命活动的主要能源物质；　4.举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用。 建构知识体系　 主题研习(一)　细胞中的元素、化合物及无机物(基础·自学型) (一)组成细胞的元素和化合物　 1．元素的来源、分类和存在形式 2．生物界和非生物界在元素方面的关系 3．组成细胞的化合物 (二)细胞中的水和无机盐　 1．细胞中的水 (1)水的性质 (2)细胞中水的存在形式和功能 2．细胞中的无机盐 [微点判断] (1)(2023·湖南卷)帝企鹅的核酸、多糖和蛋白质合成过程中都有水的产生。(　 ) (2)(2022·江苏卷)O、P、N大量参与组成线粒体的内膜。(　 ) (3)(2021·全国乙卷)细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水。(　 ) (4)(2021·天津卷)磷是组成藻类细胞的微量元素。(　 ) (5)(2020·江苏卷)无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成。(　 ) (6)与风干前相比，风干种子中结合水与自由水的比值高。(　 ) (7)水在常温下能够维持液体状态是由于水分子之间的氢键不断地断裂，又不断地形成。(　 ) (8)Mg2＋参与构成叶绿体中的各种色素。(　 ) 题点(一)　细胞中的元素和化合物 1．(2024·南京模拟)广泛存在于各种细胞中且含有大量元素N、P的化合物是(　 ) A．脂肪　　　　　　　　　 B．腺苷三磷酸 C．几丁质 D．纤维素 2．(2024·滨州期末)下图①～⑤表示某些化学元素所组成的化合物，下列相关叙述正确的是(　 ) A．若②是构成细胞膜的主要成分，则具有物种的特异性 B．若④存在于皮下等部位，则④这类物质只存在于动物细胞 C．若⑤为人体某种蛋白质，则①中可能含有硒元素 D．若⑥主要在人体肝脏和肌肉内合成，则③只存在于动物细胞 题点(二)　细胞中的水和无机盐 3．(2024·保定模拟)某研究机构报告称，水分子约占木星大气分子的0.25%，这个占比几乎是太阳的三倍，进一步为外星生命体存在的可能性提供了证据，这与水的性质和功能相关。下列有关叙述错误的是(　 ) A．水是一种良好的溶剂，几乎所有带极性基团的分子或带电离子都能溶解于水中 B．结合水能结合许多亲水大分子，干旱环境中植物的结合水/自由水比值升高 C．水是反应的原材料，ATP等生物大分子的水解反应需要水 D．自由水能运输营养物质和代谢废物，代谢旺盛的细胞自由水/结合水比值升高 4．无机盐是生物体的组成成分，对维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是(　 ) A．植物缺少Mg2＋会影响光合作用 B．HCO对体液pH起着重要的调节作用 C．血液中Ca2＋含量过高，人体易出现肌肉抽搐 D．适当补充I－，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症 5．适宜温度和光照下，在缺少某无机盐的“完全培养液”中培养水稻幼苗，植物叶片显出缺绿症状，当补充镁盐时，培养一段时间后，上述症状消失，下列有关叙述错误的是(　 ) A．补充镁盐后该幼苗叶肉细胞内NADPH的合成速率降低 B．该实验说明镁是构成水稻幼苗叶绿素分子的必需元素 C．该实验说明无机盐对于维持生物体的生命活动有重要意义 D．该实验的对照组可用含该无机盐的完全培养液培养植株 1．判断化合物种类和功能的两种方法 (1)元素组成分析法 (2)特征元素提示法 2．水与细胞代谢的关系 (1)自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系 (2)水参与的生理过程归纳 3．对照法探究某元素是不是植物生长发育的必需元素 (1)实验设计思路 ①对照组：植物＋完全培养液→正常生长。 ②实验组： (2)注意事项 ①实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。 ②实验组用缺素培养液，对照组用完全培养液，不能用蒸馏水作空白对照。 ③实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照(自身对照)，以增强说服力。 主题研习(二)　糖类、脂质的种类和作用(深化·提能型) 1．细胞中的糖类 [微提醒] (1)糖类的元素组成并不都是C、H、O，如几丁质中还有N。 (2)多糖水解的终产物是其单体，如淀粉水解的终产物是葡萄糖；糖氧化分解的终产物是CO2和H2O等。 2.细胞中的脂质 (1)脂质的种类和作用 脂肪 细胞内良好的储能物质；保温、缓冲和减压 磷脂 构成生物膜的重要成分(主要在内质网合成) 固醇 　　　　　 构成动物细胞膜的重要成分，在人体内参与血液中脂质的运输 性激素 促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成 　　　 促进人和动物肠道对钙和磷的吸收 (2) 细胞中糖类与脂质的关系 ①糖类在供应充足时，可以大量转化为　　　。 ②脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，　　　　　　　　时，才会分解供能，而且不能　　　　转化为糖类。 比较项目 糖类 脂质 元素组成 C、H、O(一般情况) C、H、O(N、P) 种类 单糖、二糖、多糖 脂肪、磷脂、固醇 合成 部位 淀粉：叶绿体 纤维素：高尔基体 糖原：主要是肝脏、肌肉 主要是内质网 生理 作用 ①主要的能源物质 ②构成细胞结构，如糖被、细胞壁 ③核酸的组成成分，如核糖、脱氧核糖 ①生物体的储能物质，如脂肪 ②构成细胞膜的重要成分，如磷脂 ③调节新陈代谢和生殖，如性激素 相同质量 的物质 分解情况 耗O2少，产H2O少，释放能量少 耗O2多，产H2O多，释放能量多 [典例]　(2024·河北六校联考)糖类和脂质都是细胞的重要组成成分，其中糖类是细胞的主要能源物质，某些脂质则是细胞中重要的储能物质。下列有关叙述正确的是(　 ) A．真核细胞中的糖类分子有多种类型且都能为细胞提供能源 B．构成多糖的单糖因种类、数目和排列顺序不同而功能不同 C．植物细胞中的磷脂、固醇和脂肪都是由C、H、O构成的 D．固醇类物质可参与细胞构成，又可作为细胞间的信号分子 听课随笔： (二)糖类和脂质的转化及与能量代谢的关系 |情|境|探|究| 下表分析了同质量的脂肪和糖类在氧化分解时的差异，曲线图甲、乙是某研究小组将种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件均适宜的黑暗环境中培养，定期检查萌发种子(含幼苗)的脂肪、蔗糖、葡萄糖的含量和干重变化。 物质 各元素比例 氧化分解时 C O 耗氧量 释放能量 产生的水 脂肪 75% 13% 较多 较多 较多 糖类 44% 50% 较少 较少 较少 据以上材料分析回答有关问题： (1)1 g糖原氧化分解释放约17 kJ的能量，而1 g脂肪可以释放约39 kJ的能量。等量脂肪比糖类氧化分解释放能量多的原因是　_________________________________________。 (2)相比于淀粉类作物种子，种植油料作物种子时要播种浅一些，原因是　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)等量的脂肪比糖类含能量多，却不是生物体利用的主要能源物质，请说明原因。 　 　　　 (4)摄食大量含糖高的食物容易使人发胖，人一旦肥胖，减肥却相对较难。请分析其中的原因。　　 　 　 (5)据图乙可知，导致种子萌发初期干重增加的主要元素是什么？请从脂肪和糖类的元素组成及比例角度分析其原因。 　　 　　 |认|知|生|成| 种子形成和萌发过程中的相关物质变化 (1)糖类和脂质 种子类型 非油料作物种子 (如小麦) 油料作物种子 (如大豆) 种子 形成时 可溶性糖(还原糖)→淀粉 糖类→脂肪 种子 萌发时 淀粉→可溶性糖(还原糖) 脂肪→甘油、脂肪酸→糖类 (2)干重和鲜重 种子形成时，光合作用产物的输入导致其干重增加。种子萌发时，吸收水分导致其鲜重增加，非油料作物的种子由于只进行细胞呼吸导致干重减少，油料作物种子萌发初期干重有所增加(是因为脂肪转化为糖类的过程中增加了氧元素)，然后再减少。 　　　题点(一)　糖类和脂质及其与人体健康 1．(2024·青岛调研)左旋肉碱能够促进脂肪水解的产物——脂肪酸穿过线粒体膜进行氧化供能，因此在运动时可以促进身体内脂肪的燃烧来提供能量，下列相关叙述错误的是(　 ) A．脂肪酸和葡萄糖的组成元素都是C、H、O，都能进入线粒体分解供能 B．线粒体的内膜上蛋白质的种类和数量多于外膜 C．人体细胞中的储能物质有脂肪、肝糖原和肌糖原 D．运动能够使左旋肉碱促进脂肪酸进入线粒体的速率增强 2．(2024·广州模拟)研究发现脂肪的过度堆积会使脂肪组织中维生素D的浓度降低且活性减弱。低浓度的维生素D会导致脂肪组织中的甲状旁腺激素(PTH)和钙含量升高，从而刺激脂肪生成，抑制脂肪分解，加剧肥胖。在肥胖人群中，维生素D缺乏者的高胰岛素发生率、胰岛素抵抗指数均偏高。下列说法错误的是(　 ) A．维生素D和PTH都属于蛋白质类物质 B．维生素D的浓度和活性与肥胖程度呈负相关 C．在肥胖人群中，维生素D缺乏可能会引起糖尿病 D．低浓度的维生素D水平可能会引起肥胖 题点(二)　糖类和脂质的关系 3．[多选]如图是食物被人体消化吸收后，通过一系列代谢途径为人体提供营养的示意图。下列相关叙述正确的是(　 ) A．人小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖 B．人体内脂肪和糖类之间的转化程度有明显的差异 C．人成熟的红细胞能完成图中“”内的全部过程 D．细胞呼吸能为人体提供能量，也是物质代谢的枢纽 4．糖类和脂肪是人体的能源物质，随着运动强度的变化，脂肪与糖类的供能比例如图所示，下列有关叙述正确的是(　 ) A．脂肪和糖类是生命活动的主要承担者 B．细胞中糖类与脂肪能相互转化 C．中等运动强度时，脂肪和糖类的供能比例相同，消耗量也相同 D．运动强度越高，越有利于减肥 主题研习(三)　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质(实验·探究型) (一)三类有机物检测的原理和操作方法 1．还原糖的检测 (1)检测原理：还原糖中的醛基(—CHO)在加热条件下能将Cu(OH)2中的Cu2＋还原成Cu＋，从而生成砖红色的Cu2O沉淀。 (2)检测步骤 2．脂肪的检测 (1)检测原理：―→ (2)检测步骤 3．蛋白质的检测 (1)检测原理 (2)检测步骤 (二)实验操作注意事项 1．检测还原糖时使用的斐林试剂要现配现用的原因：斐林试剂很不稳定，容易产生蓝色的　　　沉淀。 2．在还原糖检测实验中，若待测组织样液中不含还原糖，加入斐林试剂水浴加热后出现的现象是呈　　　，即Cu(OH)2自身的颜色。 3．检测蛋白质时，加入双缩脲试剂B液后，如果没有产生明显的紫色反应，可能的原因是加入的　　　　　　　　过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的Cu(OH)2产生蓝色絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色，影响观察效果。 [思考探究] 1．蛋白质检测时，为什么先加A液再加B液？B液为什么不能过量？ 2．为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能鉴定蛋白质？ 3．现有两瓶没有标记的糖尿病患者(尿液中含有葡萄糖)和肾小球肾炎患者(尿液中含有蛋白质)的尿液样品，如何进行区分？ 1．区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同四不同” 成分相同 都含有NaOH和CuSO4两种成分，且NaOH溶液的质量浓度都为0.1 g/mL CuSO4浓度 不同 斐林试剂和双缩脲试剂中CuSO4溶液的质量浓度分别为0.05 g/mL、0.01 g/mL 添加顺序不同 检测还原糖时，需将斐林试剂甲液和乙液等量混匀后立即使用；检测蛋白质时，先加双缩脲试剂A液再加双缩脲试剂B液 反应条件不同 检测还原糖时，加入斐林试剂后需水浴加热；检测蛋白质时，加入双缩脲试剂后不需要加热 检测原理不同 斐林试剂检测还原糖的原理是新配制的斐林试剂中Cu2＋被还原糖还原成Cu＋，从而生成砖红色的Cu2O沉淀；双缩脲试剂检测蛋白质的原理是先加入双缩脲试剂A液营造碱性环境，在此环境中Cu2＋与肽键形成紫色络合物 2．实验成功的四个关键点 (1)三个实验中都不宜选取有颜色的材料，否则会干扰实验的颜色反应及观察效果。 (2)脂肪检测的过程中滴加1～2滴体积分数为50%的酒精的目的是洗去浮色。 (3)物质检测实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。 (4)实验中，在加相应试剂之前可留出部分组织样液，以便与反应后的样液颜色作对比，增强实验的说服力。 题点(一)　三类有机物的检测原理与基本操作 1．(2024·武汉模拟)检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，是利用某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定颜色反应的原理。下列说法错误的是(　 ) A．梨匀浆与斐林试剂混合，水浴加热至50～65 ℃将出现砖红色沉淀 B．向鸡蛋清稀释液中加入双缩脲试剂，摇匀后样液呈现紫色 C．斐林试剂与双缩脲试剂都由NaOH溶液和CuSO4溶液组成，且使用方法也相同 D．花生子叶临时切片用苏丹Ⅲ染液染色，在显微镜下观察到橘黄色颗粒 2．(2024·临沂模拟)某生物兴趣小组在野外发现一种组织颜色为白色的不知名野果，该小组把这些野果带回实验室欲检测其中是否含有还原糖、脂肪和蛋白质，下列叙述正确的是(　 ) A．观察该野果细胞中的脂肪颗粒需要使用显微镜 B．若向该野果的组织样液中加入斐林试剂并水浴加热出现较深的砖红色，说明该野果中含有大量的葡萄糖 C．进行蛋白质的检测时可用斐林试剂的甲液和乙液代替双缩脲试剂A液和B液，因为它们的成分相同 D．还原糖检测实验结束时将剩余的斐林试剂装入棕色瓶，以便长期保存备用 题点(二)　与物质检测相关的科学探究 3．(2022·重庆高考)在一定条件下，斐林试剂可与葡萄糖反应生成砖红色沉淀，去除沉淀后的溶液蓝色变浅，测定其吸光值可用于计算葡萄糖含量。如表是用该方法检测不同样本的结果。下列叙述正确的是(　 ) 样本 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 吸光值 0.616 0.606 0.595 0.583 0.571 0.564 葡萄糖含量/ (mg/mL) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 A．斐林试剂与样本混合后立即生成砖红色沉淀 B．吸光值与样本的葡萄糖含量有关，与斐林试剂的用量无关 C．若某样本的吸光值为0.578，则其葡萄糖含量大于0.4 mg/mL D．在一定范围内葡萄糖含量越高，反应液去除沉淀后蓝色越浅 4．玉米发芽过程中胚乳中的淀粉逐渐减少，为了验证淀粉逐渐减少是淀粉酶作用的结果，某同学设计了如下实验：在1～4号试管中分别加入相应的提取液和溶液(如图所示)，40 ℃温育30 min后，分别加入斐林试剂并60 ℃水浴加热，观察试管内颜色变化。试管4未出现预期结果，其他试管中结果符合预期。下列有关说法不正确的是(　 ) A．设置试管1主要目的是排除淀粉溶液中含有还原糖 B．试管2中应加入的X是发芽前玉米的提取液 C．预测试管3中的颜色变化是蓝色→砖红色 D．试管4未出现预期结果，则最可能的原因是淀粉已水解 　|考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修1 P20、21“楷体字”素材挖掘)水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。水分子间可以靠氢键相互作用在一起，氢键易于断裂和形成，水分子的上述结构特点决定了它具有多种功能。下列相关叙述错误的是(　 ) A．带有正、负电荷的分子或离子都易与极性水分子结合，因此，自由水是细胞内良好的溶剂 B．氢键的存在使水具有较高的比热容，对于维持生命系统的稳定性十分重要 C．水可以与细胞中的蛋白质、多糖等相结合，成为生物体的构成成分 D．自由水与结合水的比值相对稳定 2．(必修1 P26“楷体字”素材挖掘)反式脂肪又称反式脂肪酸，是一种不饱和脂肪酸。世界卫生组织发布报告：有超过50亿人的食物中含有工业生产的有害反式脂肪。下列相关说法错误的是(　 ) A．脂肪酸的“骨架”是一条由碳原子组成的长链 B．三分子脂肪酸与一分子甘油反应，生成生物大分子——三酰甘油 C．反式脂肪酸的长链中存在碳碳双键，需要时可以分解供能 D．生活采购时，应看配料表，尽量选择不含有反式脂肪酸的食品 3．(必修1 P27“正文内容”迁移应用)研究表明，糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪；而脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。根据这一理论，以下说法或做法正确的是(　 ) A．糖尿病人因糖类代谢发生障碍，引起脂肪分解供能，其皮下脂肪一般会变薄 B．只要运动和多吃瘦肉类食物就可以减少脂肪的堆积，从而达到控制体重的目的 C．因为脂肪不能大量转化为糖类，所以糖尿病人不必限制脂肪的摄入量 D．糖类和脂肪之间可以相互转化，所以它们的组成元素和单体完全相同 (二)科学思维“融会通” 4．(必修1 P16“思考·讨论”材料分析)玉米细胞干重中含量最多的元素是O，人体细胞干重中含量最多的元素是C。玉米细胞和人体细胞中含量最多的四种元素都是　　　　　　　　　　　。分析玉米细胞和人体细胞中的元素构成特点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 5．(必修1 P24“图2­3”延伸思考)淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖，为什么它们在化学性质上有很大差距？　 　 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．棕色脂肪组织是一种特殊的脂肪组织，与白色脂肪组织不同，它并不会储存多余的脂肪，反而会燃烧脂肪产生热量。正常情况下，细胞依靠线粒体利用能源物质产生ATP，而棕色脂肪细胞依靠名为UCP1的线粒体质子通道蛋白将这部分能量转而用于产热。研究发现，一种名为AIDA的蛋白质能够激活UCP1。下列叙述正确的是(　 ) A．脂肪在脂肪细胞中以大小不一的脂滴存在，脂滴膜最可能由磷脂双分子层构成 B．白色脂肪组织细胞用苏丹Ⅲ染液染色，可在显微镜下观察到细胞中被染成红色的脂肪滴 C．UCP1应该主要存在于线粒体基质中，会影响有氧呼吸的第二阶段 D．AIDA缺乏的机体会出现产热能力下降，不能在寒冷条件下很好的维持体温 2．(2024·重庆模拟)很多运动员在运动时喝一大口水后会立马吐出来，这种现象在足球场上更为常见。就像用漱口水漱口一样，把水喝到嘴里然后吐出来，并不下咽。这种喝水方式有一个专业的名称是“碳水化合物漱口”。碳水化合物漱口所用溶液多为运动饮料或自行配制的溶液。下列说法错误的是(　 ) A．组成糖类的元素主要是C、H、O B．糖类是细胞的能源物质，所有糖类均可供能 C．高糖饮食容易引起肥胖，糖类在供应充足的情况下可以大量转化为脂肪 D．“碳水化合物漱口”可能是因为口腔中的受体接受刺激后，会激发与奖赏相关的大脑区域，提振人的情绪和精神 1 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $$